Toepassing en uitdagingen van lichtgewicht technologie in auto -chassisonderdelen

1. De betekenis van lichtgewicht technologie
Automotive chassisonderdelen zijn belangrijke componenten die voertuigbeweging ondersteunen, lichaamsgewicht dragen en stabiliteit en veiligheid voor het stimuleren van stabiliteit. Traditioneel gebruiken chassiscomponenten zoals frames, suspensiesystemen, stuursystemen, enz. Meestal materialen met veel sterkte zoals staal of gietijzer. Hoewel deze materialen een goede sterkte en duurzaamheid hebben, maken ze het voertuig ook zwaarder. Met de opkomst van de trend van lichtgewicht voertuigen is het verminderen van het gewicht van chassiscomponenten de sleutel geworden tot het verbeteren van voertuigprestaties en het bereiken van energiebesparing en emissiereductie.

De toepassing van lichtgewicht technologie heeft verschillende belangrijke voordelen:

Verminder het brandstofverbruik en de emissies: het verminderen van het gewicht van het voertuiglichaam vermindert direct de last op de motor, waardoor het brandstofverbruik en de uitstoot van koolstofdioxide wordt verminderd, waardoor wordt nageleefd aan steeds strengere milieuvoorschriften.

Verbeterde handlingprestaties en stabiliteitsstabiliteit: het verminderen van het chassisgewicht kan de handling en stabiliteit van de auto effectief verbeteren, waardoor het voertuig meer responsief is, vooral bij het rijden met hoge snelheden en draaien.

Verbeterde comfort: lichtgewicht chassiscomponenten helpen de lichaamstrillingen te verminderen en het voertuigcomfort te verbeteren. Vooral wanneer lichtgewicht materialen worden gebruikt in het suspensiesysteem, kan de stabiliteit van het besturen effectief worden verbeterd.

Levensduur van de componenten: lichtgewicht ontwerpen vereisen vaak het gebruik van krachtige materialen met hoge prestaties, die niet alleen het gewicht verminderen, maar ook de duurzaamheid van de component en de vermoeidheidsweerstand verbeteren.

2. Implementatiepad van lichtgewicht technologie
De realisatie van lichtgewicht technologie vermindert voornamelijk de massa chassiscomponenten om hun sterkte, starheid en veiligheid te waarborgen. Het pad om lichtgewicht te bereiken omvat voornamelijk de volgende aspecten:

Structureel optimalisatieontwerp
Structurele optimalisatie maakt gebruik van tools zoals Computer-Aided Design (CAD) en Finite Element Analysis (FEA) om de meest redelijke structuur te ontwerpen met behulp van de minste hoeveelheid materialen, terwijl de prestatievereisten van chassiscomponenten worden gewaarborgd. Door nauwkeurige berekening en simulatie wordt onnodig materiaalgebruik verminderd en worden de sterkte en stijfheid van componenten verbeterd. Gemeenschappelijke structurele optimalisatieontwerpmethoden omvatten rasterontwerp, topologie -optimalisatie en groottetimalisatie.

Gebruik materialen met hoge sterkte
Hoogstrengte staal (HSS) en ultrahoogte-sterkte (UHSS) zijn veel voorkomende lichtgewicht materialen die een lage dichtheid hebben en tegelijkertijd een hoge sterkte waarborgen. Door deze zeer sterkte staal te gebruiken, is het mogelijk om het gewicht te verminderen en tegelijkertijd de sterkte-eisen van chassiscomponenten te waarborgen. Ze worden vooral op grote schaal gebruikt in structurele delen van het frame en het lichaam.

Aluminium legeringstoepassingen
Aluminiumlegeringen worden veel gebruikt in automotive chassiscomponenten vanwege hun uitstekende lichtgewicht eigenschappen. De dichtheid van aluminium is ongeveer een derde die van staal. Het heeft een goede sterkte en corrosieweerstand en is geschikt voor gebruik in suspensiesystemen, wielen, ondersteunende frames en andere componenten. Bovendien kunnen aluminiumlegeringen ook hun sterkte verhogen door warmtebehandeling en andere processen om ervoor te zorgen dat de veiligheid niet wordt beïnvloed.

Toepassingen van samengestelde materialen
In de afgelopen jaren zijn materialen zoals koolstofvezelversterkte composieten (CFRP) en glasvezelversterkte composieten (GFRP) geleidelijk gebruikt in automotive chassiscomponenten. Koolstofvezelmateriaal is een ideaal materiaal geworden voor lichtgewicht vanwege zijn extreem lichtgewicht en uitstekende treksterkte, vooral in raceauto's en krachtige auto's. Composieten bieden niet alleen aanzienlijke gewichtsbesparingen, maar verhogen ook de sterkte en corrosieweerstand. Composietmaterialen zijn duurder en zijn nog niet gemeengoed geworden in massamarktvoertuigen.

Gemaakt van aluminium-magnesiumlegering en titaniumlegering
Aluminium-magnesiumlegeringen en titaniumlegeringen zijn materialen die de afgelopen jaren geleidelijk zijn gepromoot in high-end modellen. Deze legeringsmaterialen zijn lichter dan aluminiumlegeringen en hebben een betere sterkte en corrosieweerstand. Ze worden geleidelijk gebruikt in sommige hoogwaardige chassiscomponenten, zoals stuursystemen, ophangsystemen en remsystemen.

3. Toepassingsvoorbeelden van lichtgewicht technologie
suspensiesysteem
Het suspensiesysteem is een van de meest kritieke componenten in een autokrasis, waardoor de stabiliteit en het comfort rechtstreeks van invloed zijn op de rijstabiliteit. Het lichtgewicht ontwerp van het suspensiesysteem kan het gewicht van het voertuig effectief verminderen en ervoor zorgen dat de controleerbaarheid van het voertuig onder verschillende wegomstandigheden. Op dit moment worden aluminiumlegeringen en hoogwaardig staal vaak gebruikt in de structuur van suspensiesystemen, vooral in componenten zoals lagere regelsarmen, ophangbeugels en veerstoelen. Door de aluminiumlegering te gebruiken, kan het gewicht van het voertuigophangsysteem worden verminderd met ongeveer 15% tot 20%.

Frame en chassisframe
Het frame is de basisstructuur die het hele lichaams- en stroomsysteem draagt. Traditionele frames zijn voornamelijk gemaakt van staal, maar nu gebruiken steeds meer modellen met een sterk sterk staal- en aluminiumlegeringen om het gewicht van het frame te verminderen. De frames van sommige high-end auto's en SUV's zijn begonnen met het gebruik van aluminiumlegeringsmaterialen om lichtgewicht effecten te bereiken. Door gebruik te maken van aluminiumlegeringsmaterialen, kan het gewicht van het frame worden verminderd met 20% tot 30%.

stuursysteem
Het stuursysteem is een belangrijk onderdeel om te zorgen voor stabiliteit en controleerbaarheid van het voertuig. Het stuursysteem met lichtgewicht materialen en geoptimaliseerd ontwerp kan de traagheid van het voertuig effectief verminderen en de controle -nauwkeurigheid en de responssnelheid verbeteren. Veel krachtige voertuigen en elektrische voertuigen zijn begonnen met het gebruik van aluminiumlegeringen en plastic composieten om componenten van het stuursysteem te produceren, waardoor het gewicht verder wordt verminderd en de systeemrespons wordt verbeterd.

remsysteem
Als kerncomponent van voertuigveiligheid helpt het lichtgewicht van het remsysteem niet alleen het gewicht van het voertuig te verminderen, maar verbetert ook de remefficiëntie. Veel krachtige modellen gebruiken koolstof-keramische remschijven, een materiaal dat lichter is en meer warmtebestendig is dan traditionele stalen schijven, waardoor beter remmen met hoge snelheden.

4. Uitdagingen en toekomstige ontwikkeling van lichtgewicht technologie
Hoewel lichtgewicht technologie aanzienlijke vooruitgang heeft geboekt in componenten voor het chassis, zijn er nog enkele uitdagingen:

Kostenprobleem
Hoewel krachtige materialen (zoals koolstofvezel, titaniumlegering, enz.) Uitstekende lichtgewicht effecten hebben, zijn hun productiekosten hoog. Dit beperkt de populariteit van lichtgewicht technologie tot op zekere hoogte, vooral wanneer het moeilijk is om het in goedkope modellen aan te brengen.

Productieproces
De verwerkingstechnologie van lichtgewicht materialen is relatief complex en vereist nieuwe productietechnologie en ondersteuning van apparatuur. Het vormingsproces van koolstofvezelmaterialen vereist een hoge-temperatuur- en hogedrukverwerkingomgeving, en de lastechnologie van aluminiumlegeringen en titaniumlegeringen heeft ook bepaalde technische problemen. Deze procesvereisten stellen hogere eisen aan de technische mogelijkheden en productieapparatuur van autofabrikanten.

Beveiligingsproblemen
Lichtgewicht zijn betekent niet dat het opofferen van veiligheid. Hoewel nieuwe lichtgewicht materialen een hogere sterkte hebben, is er nog steeds een kloof tussen hun impactweerstand en vermoeidheidsweerstand in vergelijking met traditionele materialen. Daarom is het een belangrijke uitdaging om de veiligheid te behouden of te verbeteren, terwijl het gewicht wordt verminderd, een belangrijke uitdaging voor het lichtgewicht van de auto.3